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        <title>系统初始化 - Hello-Embedded-Linux</title>


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        <meta name="description" content="嵌入式Linux系统基本操作介绍。Introduction to basic operation of Embedded-Linux system.">
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        <meta name="theme-color" content="#ffffff" />

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        <!-- Fonts -->
        <link rel="stylesheet" href="FontAwesome/css/font-awesome.css">
        <link rel="stylesheet" href="fonts/fonts.css">

        <!-- Highlight.js Stylesheets -->
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        <link rel="stylesheet" href="tomorrow-night.css">
        <link rel="stylesheet" href="ayu-highlight.css">

        <!-- Custom theme stylesheets -->

    </head>
    <body>
        <!-- Provide site root to javascript -->
        <script type="text/javascript">
            var path_to_root = "";
            var default_theme = window.matchMedia("(prefers-color-scheme: dark)").matches ? "navy" : "rust";
        </script>

        <!-- Work around some values being stored in localStorage wrapped in quotes -->
        <script type="text/javascript">
            try {
                var theme = localStorage.getItem('mdbook-theme');
                var sidebar = localStorage.getItem('mdbook-sidebar');

                if (theme.startsWith('"') && theme.endsWith('"')) {
                    localStorage.setItem('mdbook-theme', theme.slice(1, theme.length - 1));
                }

                if (sidebar.startsWith('"') && sidebar.endsWith('"')) {
                    localStorage.setItem('mdbook-sidebar', sidebar.slice(1, sidebar.length - 1));
                }
            } catch (e) { }
        </script>

        <!-- Set the theme before any content is loaded, prevents flash -->
        <script type="text/javascript">
            var theme;
            try { theme = localStorage.getItem('mdbook-theme'); } catch(e) { }
            if (theme === null || theme === undefined) { theme = default_theme; }
            var html = document.querySelector('html');
            html.classList.remove('no-js')
            html.classList.remove('rust')
            html.classList.add(theme);
            html.classList.add('js');
        </script>

        <!-- Hide / unhide sidebar before it is displayed -->
        <script type="text/javascript">
            var html = document.querySelector('html');
            var sidebar = 'hidden';
            if (document.body.clientWidth >= 1080) {
                try { sidebar = localStorage.getItem('mdbook-sidebar'); } catch(e) { }
                sidebar = sidebar || 'visible';
            }
            html.classList.remove('sidebar-visible');
            html.classList.add("sidebar-" + sidebar);
        </script>

        <nav id="sidebar" class="sidebar" aria-label="Table of contents">
            <div class="sidebar-scrollbox">
                <ol class="chapter"><li class="chapter-item expanded affix "><a href="README_zh.html">Hello-Embedded-Linux</a></li><li class="chapter-item expanded affix "><li class="part-title">认识和操作嵌入式 Linux 系统</li><li class="chapter-item expanded "><a href="系统初始化.html" class="active"><strong aria-hidden="true">1.</strong> 系统初始化</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="命令行-vi和shell.html"><strong aria-hidden="true">2.</strong> 命令行 - vi 和 shell</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="系统资源及其配置.html"><strong aria-hidden="true">3.</strong> 系统资源及其配置</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="交叉编译.html"><strong aria-hidden="true">4.</strong> 交叉编译</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="硬件设备操作.html"><strong aria-hidden="true">5.</strong> 硬件设备操作</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="网络操作.html"><strong aria-hidden="true">6.</strong> 网络操作</a></li></ol>
            </div>
            <div id="sidebar-resize-handle" class="sidebar-resize-handle"></div>
        </nav>

        <div id="page-wrapper" class="page-wrapper">

            <div class="page">
                <div id="menu-bar-hover-placeholder"></div>
                <div id="menu-bar" class="menu-bar sticky bordered">
                    <div class="left-buttons">
                        <button id="sidebar-toggle" class="icon-button" type="button" title="Toggle Table of Contents" aria-label="Toggle Table of Contents" aria-controls="sidebar">
                            <i class="fa fa-bars"></i>
                        </button>
                        <button id="theme-toggle" class="icon-button" type="button" title="Change theme" aria-label="Change theme" aria-haspopup="true" aria-expanded="false" aria-controls="theme-list">
                            <i class="fa fa-paint-brush"></i>
                        </button>
                        <ul id="theme-list" class="theme-popup" aria-label="Themes" role="menu">
                            <li role="none"><button role="menuitem" class="theme" id="light">Light</button></li>
                            <li role="none"><button role="menuitem" class="theme" id="rust">Rust (default)</button></li>
                            <li role="none"><button role="menuitem" class="theme" id="coal">Coal</button></li>
                            <li role="none"><button role="menuitem" class="theme" id="navy">Navy</button></li>
                            <li role="none"><button role="menuitem" class="theme" id="ayu">Ayu</button></li>
                        </ul>
                        <button id="search-toggle" class="icon-button" type="button" title="Search. (Shortkey: s)" aria-label="Toggle Searchbar" aria-expanded="false" aria-keyshortcuts="S" aria-controls="searchbar">
                            <i class="fa fa-search"></i>
                        </button>
                    </div>

                    <h1 class="menu-title">Hello-Embedded-Linux</h1>

                    <div class="right-buttons">
                        <a href="print.html" title="Print this book" aria-label="Print this book">
                            <i id="print-button" class="fa fa-print"></i>
                        </a>
                        <a href="https://github.com/HeyGoda/Hello-Embedded-Linux" title="Git repository" aria-label="Git repository">
                            <i id="git-repository-button" class="fa fa-github"></i>
                        </a>

                    </div>
                </div>

                <div id="search-wrapper" class="hidden">
                    <form id="searchbar-outer" class="searchbar-outer">
                        <input type="search" id="searchbar" name="searchbar" placeholder="Search this book ..." aria-controls="searchresults-outer" aria-describedby="searchresults-header">
                    </form>
                    <div id="searchresults-outer" class="searchresults-outer hidden">
                        <div id="searchresults-header" class="searchresults-header"></div>
                        <ul id="searchresults">
                        </ul>
                    </div>
                </div>

                <!-- Apply ARIA attributes after the sidebar and the sidebar toggle button are added to the DOM -->
                <script type="text/javascript">
                    document.getElementById('sidebar-toggle').setAttribute('aria-expanded', sidebar === 'visible');
                    document.getElementById('sidebar').setAttribute('aria-hidden', sidebar !== 'visible');
                    Array.from(document.querySelectorAll('#sidebar a')).forEach(function(link) {
                        link.setAttribute('tabIndex', sidebar === 'visible' ? 0 : -1);
                    });
                </script>

                <div id="content" class="content">
                    <main>
                        <ul>
<li><a href="#%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E5%88%9D%E5%A7%8B%E5%8C%96">系统初始化</a>
<ul>
<li><a href="#init-%E5%88%9D%E5%A7%8B%E5%8C%96%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E7%AE%80%E4%BB%8B">init 初始化系统简介</a>
<ul>
<li><a href="#busybox-init">BusyBox init</a></li>
<li><a href="#sysvinit">SysVinit</a></li>
<li><a href="#openwrt-procd">OpenWrt procd</a></li>
<li><a href="#systemd">systemd</a></li>
</ul>
</li>
</ul>
</li>
</ul>
<h2 id="系统初始化"><a class="header" href="#系统初始化">系统初始化</a></h2>
<p>Linux 系统无法自我启动，需要依靠其他的程序来引导启动，在桌面和服务器发行版中，引导启动流程如图所示：<a href="https://developer.ibm.com/articles/l-linuxboot/"><em>The 20,000-foot view of the Linux boot process</em></a></p>
<div align=center><img src="figures/init_system/pc_boot.gif"></div>
<p>在嵌入式 Linux 系统中，流程如图所示：<a href="https://www.embeddedartists.com/wp-content/uploads/2019/03/iMX_Working_with_Linux_and_uboot.pdf"><em>Overview of boot process</em></a></p>
<div align=center><img src="figures/init_system/embedded_boot.jpg"></div>
<p>可见，无论在何种平台上，引导启动流程最终都会运行一个名为 <a href="https://baike.baidu.com/item/init%E8%BF%9B%E7%A8%8B/3042859">init</a> 的进程，在系统中的文件为 <code>/sbin/init</code>，该进程的实体及其相关的规则也称为初始化系统：<a href="https://wiki.gentoo.org/wiki/Init_system">init system</a>；该进程是 Linux 系统启动的第一个进程，其进程 ID 为 1，负责创建系统所需的所有其它进程和守护进程，是系统中所有其它进程的「祖先」，在系统关机时该进程还负责回收所有的系统资源。</p>
<h3 id="init-初始化系统简介"><a class="header" href="#init-初始化系统简介">init 初始化系统简介</a></h3>
<p>Linux init 初始化系统有不同的版本，如：SysVinit、systemd、openRC、runit等，点击 <a href="https://wiki.gentoo.org/wiki/Comparison_of_init_systems">这里</a> 了解其差异性；</p>
<ul>
<li><a href="https://savannah.nongnu.org/projects/sysvinit">SysVinit</a> 是 System V 风格的初始化程序集合，是一个经典的初始化系统；</li>
<li><a href="https://systemd.io/">systemd</a> 是 SysVinit 的 <a href="https://www.freedesktop.org/wiki/Software/systemd/">替代版本</a>，并且支持 System V 和 <a href="https://refspecs.linuxfoundation.org/LSB_5.0.0/LSB-Core-generic/LSB-Core-generic/tocsysinit.html">LSB init</a> 脚本，常见于桌面和服务器 Linux 发行版，如 Ubuntu：</li>
</ul>
<div align=center><img src="figures/init_system/ubuntu_systemd.png"></div>
<ul>
<li><a href="https://wiki.gentoo.org/wiki/OpenRC">openRC</a> 是 <a href="https://www.gentoo.org/">Gentoo</a> 发行版的原生初始化系统，是一个基于依赖的初始化系统，用于类 Unix 系统；支持在启动时以正确的顺序启动必要的系统服务，在系统使用时管理它们，在关闭时停止它们；</li>
<li><a href="http://smarden.org/runit">runit</a> 是一个跨平台的 Unix 初始化系统，可用于替换 SysVinit，具有服务监控、可靠的日志记录工具等特点；</li>
</ul>
<p>嵌入式 Linux 中常用的初始化系统有BusyBox init、SysVinit 和 OpenWrt procd 等，systemd 因占用资源较多，不常用于嵌入式设备（桌面和服务器发行版初始化系统介绍请参考：<a href="https://learning.lpi.org/en/learning-materials/101-500/101/101.3/101.3_01/">101.3 Lesson 1 (lpi.org)</a>）；</p>
<h4 id="busybox-init"><a class="header" href="#busybox-init">BusyBox init</a></h4>
<p><a href="https://baike.baidu.com/item/busybox">BusyBox</a> 是一个组合了许多常见 Unix 实用程序精简版的软件，其中包括一个 <code>init</code> 程序，如图：</p>
<div align=center><img src="figures/init_system/busybox_init.png"></div>
<p>该 init 程序有一个默认的配置文件 <code>/etc/inittab</code>，该文件包含了一系列规则，以便在系统启动或关机时执行相应的程序；BusyBox 源码中有该文件的示例和解释 <a href="https://git.busybox.net/busybox/tree/examples/inittab?h=1_23_1&amp;id=1ecfe811fe2f70380170ef7d820e8150054e88ca">inittab « examples - busybox</a>：</p>
<ul>
<li>
<p>规则格式：</p>
<pre><code class="language-shell">&lt;id&gt;::&lt;action&gt;:&lt;program&gt;
</code></pre>
<p>每条规则包含 3 个字段id、action 和 program，每两个字段间用 <code>:</code> 隔开（注意 id 和 action 之间有一个被忽略的空字段），每条规则单独占用一行；</p>
</li>
<li>
<p>各字段含义如下：</p>
</li>
</ul>
<table><thead><tr><th align="left">字段</th><th>含义</th></tr></thead><tbody>
<tr><td align="left">id</td><td>指定执行程序的终端，该字段内容会被附加到 <code>/dev/</code> 再使用，例如该字段为 <code>ttyS0</code>，则最终为 <code>/dev/ttyS0</code>；如果为空，则使用 <code>init</code> 缺省的 <code>stdin/out</code>；</td></tr>
<tr><td align="left">action</td><td>指定执行程序的条件，有效的条件为：sysinit, wait, once, respawn, askfirst, shutdown, restart, ctrlaltdel，具体含义见下表；</td></tr>
<tr><td align="left">program</td><td>程序及其参数</td></tr>
</tbody></table>
<ul>
<li>action 字段条件含义如下：</li>
</ul>
<table><thead><tr><th>action</th><th>含义</th></tr></thead><tbody>
<tr><td>sysinit</td><td>该条件优先级高于其他所有条件，系统启动后首先执行的程序应该使用此条件，该条件下 <code>init</code> 等待程序执行完成后再执行下一条；</td></tr>
<tr><td>wait</td><td>在 sysinit 后执行，该条件下 <code>init</code> 等待程序执行完成后再执行下一条；</td></tr>
<tr><td>once</td><td>在 wait 后执行，该条件下 <code>init</code> 不等待程序执行完就开始执行下一条；</td></tr>
<tr><td>respawn</td><td>接着 once 后执行，该条件下执行程序并在程序退出时重新执行它，常用于执行守护进程；</td></tr>
<tr><td>askfirst</td><td>接着 once 后执行，功能与 respawn 类似，但在运行程序前 <code>init</code> 会提示 “Please press Enter to activate this console”，等待用户按下「回车键」之后，才开始执行程序，常用于在终端启动一个不需要登录用户名和密码的交互式 shell；</td></tr>
<tr><td>shutdown</td><td>系统「暂停/重启/关机」（ <code>halt/reboot/poweroff</code> ）或 <code>init</code> 接收到 <code>SIGQUIT</code> 信号时执行，</td></tr>
<tr><td>restart</td><td><code>init</code> 接收到 <code>SIGQUIT</code> 信号（键盘上同时按下 <code>Ctrl-\\</code> ）时执行，表示需要重新加载 <code>/etc/inittab</code> 配置文件，如果没有定义 restart 条件，则 <code>SIGQUIT</code> 信号不起作用；</td></tr>
<tr><td>ctrlaltdel</td><td><code>init</code> 接收到 <code>SIGINT</code> 信号（键盘上同时按下 <code>Ctrl-Alt-Del</code> ）时执行，执行完后，askfirst / respawn 的执行流程会被挂起；</td></tr>
</tbody></table>
<ul>
<li>
<p>如果没有定义 <code>/etc/inittab</code> 配置文件，BusyBox init 会使用以下默认规则：</p>
<pre><code class="language-shell">::sysinit:/etc/init.d/rcS
::askfirst:/bin/sh
::ctrlaltdel:/sbin/reboot
::shutdown:/sbin/swapoff -a
::shutdown:/bin/umount -a -r
::restart:/sbin/init
tty2::askfirst:/bin/sh
tty3::askfirst:/bin/sh
tty4::askfirst:/bin/sh
</code></pre>
<ol>
<li>系统启动时，首先执行程序 <code>/etc/init.d/rcS</code>；</li>
<li>然后在 <code>init</code> 缺省的 <code>stdin/out</code> 和 <code>/dev/tty2, /dev/tty3, /dev/tty4</code> 中启动 shell: <code>/bin/sh</code>；</li>
<li>系统关机时，执行 <code>/sbin/swapoff -a</code> 和 <code>/bin/umount -a -r</code>，即关闭系统交换分区和卸载所有文件系统；</li>
<li>当键盘上同时按下 <code>Ctrl-Alt-Del</code> 时，执行 <code>/sbin/reboot</code>，即重启系统；</li>
<li>当 <code>init</code> 接收到 <code>SIGQUIT</code> 信号时，执行 <code>/sbin/init</code>，即重新加载 <code>/etc/inittab</code>；</li>
</ol>
</li>
<li>
<p>下面是一个来自 Buildroot 的通用配置文件：</p>
<pre><code class="language-shell"># /etc/inittab

# Startup the system
::sysinit:/bin/mount -t proc proc /proc
::sysinit:/bin/mount -o remount,rw /
::sysinit:/bin/mkdir -p /dev/pts /dev/shm
::sysinit:/bin/mount -a
::sysinit:/sbin/swapon -a
null::sysinit:/bin/ln -sf /proc/self/fd /dev/fd
null::sysinit:/bin/ln -sf /proc/self/fd/0 /dev/stdin
null::sysinit:/bin/ln -sf /proc/self/fd/1 /dev/stdout
null::sysinit:/bin/ln -sf /proc/self/fd/2 /dev/stderr
::sysinit:/bin/hostname -F /etc/hostname
# now run any rc scripts
::sysinit:/etc/init.d/rcS

# Put a getty on the serial port
ttyAMA0::respawn:/sbin/getty -L  ttyAMA0 0 vt100 # GENERIC_SERIAL

# Stuff to do for the 3-finger salute
#::ctrlaltdel:/sbin/reboot

# Stuff to do before rebooting
::shutdown:/etc/init.d/rcK
::shutdown:/sbin/swapoff -a
::shutdown:/bin/umount -a -r
</code></pre>
<ol>
<li>
<p>系统启动时，首先挂载 <code>/proc</code> 文件系统（<a href="https://tldp.org/LDP/Linux-Filesystem-Hierarchy/html/proc.html">/proc - Linux Filesystem Hierarchy</a>），并重新挂载 <code>/</code> 根文件系统（<a href="https://tldp.org/LDP/Linux-Filesystem-Hierarchy/html/the-root-directory.html">The Root Directory-Linux Filesystem Hierarchy</a>）；</p>
</li>
<li>
<p>接着创建 <code>/dev/pts</code> 虚拟终端（<a href="https://man7.org/linux/man-pages/man4/pts.4.html">pts(4) - Linux manual page</a>)）和 <code>/dev/shm</code> 共享内存（<a href="https://datacadamia.com/os/linux/shared_memory">Linux - Shared Memory (SHM) (/dev/shm)</a>）目录；</p>
</li>
<li>
<p>接着执行 <code>/bin/mount -a</code> ，将根据配置文件（<a href="https://datacadamia.com/os/linux/disk/fstab">Linux - FSTAB (file systems table)</a>）<code>/etc/fstab</code> 以规定的格式挂载所需的文件系统；</p>
<p><code>/etc/fstab</code> 文件内容如下：</p>
<pre><code># &lt;file system&gt;	&lt;mount pt&gt;	&lt;type&gt;	&lt;options&gt;	&lt;dump&gt;	&lt;pass&gt;
/dev/root	/		ext2	rw,noauto	0	1
proc		/proc		proc	defaults	0	0
devpts		/dev/pts	devpts	defaults,gid=5,mode=620,ptmxmode=0666	0	0
tmpfs		/dev/shm	tmpfs	mode=0777	0	0
tmpfs		/tmp		tmpfs	mode=1777	0	0
tmpfs		/run		tmpfs	mode=0755,nosuid,nodev	0	0
sysfs		/sys		sysfs	defaults	0	0
</code></pre>
<p>挂载后文件系统如图：</p>
<div align=center><img src="figures/init_system/fstab.png"></div>
</li>
<li>
<p>接着执行 <code>/sbin/swapon -a</code> 打开系统交换空间（<a href="https://www.man7.org/linux/man-pages/man8/swapon.8.html">swapon(8) - Linux manual page</a>）；</p>
</li>
<li>
<p>接着通过命令 <code>/bin/ln -sf</code> 将 self 代表进程的文件描述符 0, 1, 2 和目录分别链接到 <code>/dev</code> 目录下的「标准输入、标准输出、标准错误」（<code>/dev/stdin, /dev/stdout, /dev/stderr</code>）和 <code>/dev/fd</code> ，可以参考：<a href="https://man7.org/linux/man-pages/man5/proc.5.html">proc(5) - Linux manual page</a> - 关于 <code>/proc/[pid]/fd/</code> 的解释了解更多；</p>
<p>相关文件如图：</p>
<div align=center><img src="figures/init_system/proc_self_fd.png"></div>
</li>
<li>
<p>接着执行 <code>/bin/hostname -F /etc/hostname</code> 设置静态「系统主机名」（<a href="https://www.man7.org/linux/man-pages/man1/hostname.1.html">hostname(1) - Linux manual page</a>）；</p>
<p>如图：</p>
<div align=center><img src="figures/init_system/hostname.png"></div>
</li>
<li>
<p>然后执行脚本 <code>/etc/init.d/rcS</code>，该脚本用于执行一些自定义的初始化操作，内容如下：</p>
<pre><code class="language-shell">#!/bin/sh

# Start all init scripts in /etc/init.d
# executing them in numerical order.
#
for i in /etc/init.d/S??* ;do

     # Ignore dangling symlinks (if any).
     [ ! -f &quot;$i&quot; ] &amp;&amp; continue

     case &quot;$i&quot; in
	*.sh)
	    # Source shell script for speed.
	    (
		trap - INT QUIT TSTP
		set start
		. $i
	    )
	    ;;
	*)
	    # No sh extension, so fork subprocess.
	    $i start
	    ;;
    esac
done
</code></pre>
<p>该脚本将按数字顺序执行 <code>/etc/init.d/</code> 目录下以字符 ‘S’ 为名称开头的脚本，如果脚本以字符串 “.sh” 为名称结尾，则在当前进程中执行；否则，脚本将在单独的进程中执行；按照 Linux 标准库的要求，这些脚本应该能接收 <code>start</code> 作为参数，参考: <a href="https://refspecs.linuxfoundation.org/LSB_5.0.0/LSB-Core-generic/LSB-Core-generic/iniscrptact.html">Init Script Actions (linuxfoundation.org)</a>了解更多；</p>
<p>如图（4 个脚本将按从上到下的顺序依次执行）：</p>
<div align=center><img src="figures/init_system/initd_Sn.png"></div>
</li>
<li>
<p>最后执行 <code>/sbin/getty -L  ttyAMA0 0 vt100</code> 打开串口 <code>/dev/ttyAMA0</code>，并登录系统（<a href="https://www.man7.org/linux/man-pages/man8/agetty.8.html">agetty(8) - Linux manual page</a>）；</p>
<p>完整系统初始化流程如图：</p>
<div align=center><img src="figures/init_system/busybox_boot_phase.png"></div>
<p>登录系统后，就可以在终端对系统进行更多的操作；</p>
</li>
<li>
<p>系统关机时，首先执行脚本 <code>/etc/init.d/rcK</code>，该脚本中将执行一些自定义的去初始化操作，内容如下：</p>
<pre><code class="language-shell">#!/bin/sh

# Stop all init scripts in /etc/init.d
# executing them in reversed numerical order.
#
for i in $(ls -r /etc/init.d/S??*) ;do

     # Ignore dangling symlinks (if any).
     [ ! -f &quot;$i&quot; ] &amp;&amp; continue

     case &quot;$i&quot; in
	*.sh)
	    # Source shell script for speed.
	    (
		trap - INT QUIT TSTP
		set stop
		. $i
	    )
	    ;;
	*)
	    # No sh extension, so fork subprocess.
	    $i stop
	    ;;
    esac
done
</code></pre>
<p>该脚本将按数字顺序执行 <code>/etc/init.d/</code> 目录下以字母 ‘K’ 为名称开头的脚本，如果脚本以字符串 “.sh” 为名称结尾，则在当前进程中执行；否则，脚本将在单独的进程中执行；按照 Linux 标准库的要求，这些脚本应该能接收 <code>stop</code> 作为参数，参考: <a href="https://refspecs.linuxfoundation.org/LSB_5.0.0/LSB-Core-generic/LSB-Core-generic/iniscrptact.html">Init Script Actions (linuxfoundation.org)</a>了解更多；</p>
</li>
<li>
<p>接着执行 <code>/sbin/swapoff -a</code> 关闭系统交换空间；</p>
</li>
<li>
<p>最后执行 <code>/bin/umount -a -r</code> 卸载所有文件系统；</p>
</li>
</ol>
</li>
</ul>
<blockquote>
<p>参考链接：<a href="https://subscription.packtpub.com/book/iot_and_hardware/9781789530384/15/ch15lvl1sec30/busybox-init">BusyBox init | Mastering Embedded Linux Programming - Third Edition</a></p>
</blockquote>
<h4 id="sysvinit"><a class="header" href="#sysvinit">SysVinit</a></h4>
<p><a href="https://wiki.gentoo.org/wiki/Sysvinit">SysVinit</a> (System V init) 的设计灵感来自于Unix System V，最早可以追溯到 1980 年代中期，最初由 Miquel van Smoorenburg 编写，用于控制系统的启动和关闭；</p>
<p>BusyBox init 守护程序只是 SysVinit 的精简版本。与 BusyBox init 相比，SysVinit 主要有2个优点：支持运行级别，允许从一个运行级别切换到另一个时，一次性启动或停止一组程序；以模块化的方式组织启动脚本，方便在编译或运行阶段添加脚本；</p>
<ul>
<li>
<p>规则格式</p>
<p>SysVinit 配置文件 <code>/etc/inittab</code> 首先应通过 <code>initdefault</code> 指定运行级别，以下语句指定运行级别为 3：</p>
<pre><code>id:3:initdefault:
</code></pre>
<p>系统启动后，可以通过命令 <code>runlevel</code> 查看运行级别，还通过命令 <code>telinit [runlevel]</code> 或者 <code>init [runlevel]</code> 切换运行级别，也可以在启动内核前通过命令行参数来指定其运行级别，如指定运行级别为 1：<code>console=ttyAMA0 root=/dev/mmcblk1p2 1</code>；</p>
<div align=center><img src="figures/init_system/SysVinit_runlevel.png"></div>
<p>SysVinit 支持的规则格式比 BusyBox init 多了 runlevels 字段，如下：</p>
<pre><code class="language-shell">id:runlevels:action:process
</code></pre>
</li>
<li>
<p>各字段含义如下：</p>
</li>
</ul>
<table><thead><tr><th>字段</th><th>含义</th></tr></thead><tbody>
<tr><td>id</td><td>唯一标识符，最多4个字符，此字段含义与 BusyBox init 含义有差异；</td></tr>
<tr><td>runlevels</td><td>指定执行程序的运行级别，在 BusyBox init 中此字段为空；</td></tr>
<tr><td>action</td><td>指定执行程序的条件，此字段含义与 BusyBox init 含义一致；</td></tr>
<tr><td>process</td><td>程序及其参数；</td></tr>
</tbody></table>
<ul>
<li>runlevels 字段支持的运行级别如下：</li>
</ul>
<table><thead><tr><th>runlevels 运行级别</th><th>含义</th></tr></thead><tbody>
<tr><td>S</td><td>运行启动任务</td></tr>
<tr><td>0</td><td>停止系统</td></tr>
<tr><td>1~5</td><td>一般用途</td></tr>
<tr><td>6</td><td>重启系统</td></tr>
</tbody></table>
<blockquote>
<p>运行级别 1~5 可以随意使用，在桌面发行版上，通常按如下方式分配： 
1: 单用户
2: 无需网络配置的多用户
3: 需要网络配置的多用户
4: 未使用
5: 图形界面登录的多用户</p>
</blockquote>
<ul>
<li>
<p>init.d 脚本</p>
<p>每个运行级别都对应一个名为 <code>/etc/init.d/rc&lt;runlevel&gt;.d</code> 的目录，如图：</p>
<div align=center><img src="figures/init_system/initd_rcd.png"></div>
<p>切换运行级别时，运行级别处理脚本 <code>/etc/init.d/rc</code> 接收一个参数表示将要切换到的运行级别，首先执行此运行级别对应目录 <code>/etc/init.d/rc&lt;runlevel&gt;.d</code> 下所有以大写字符 ‘K’ 开头的脚本，并使用 <code>stop</code> 作为其参数，然后运行相同目录下以字符 ‘S’ 开头的脚本，并使用 <code>start</code> 作为其参数；同样的，‘K’ 或 ‘S’ 后紧跟的 2 位数字作为脚本的执行顺序，如果数字相同，则按照其后的字符顺序来执行；</p>
<p>下图是一个运行级别 5 对应目录的例子：</p>
<div align=center><img src="figures/init_system/initd_rc5d.png"></div>
<p>可以看到，运行级别对应目录 <code>rc&lt;runlevel&gt;.d</code> 中的文件实际上是 <code>init.d</code> 目录中相应脚本的符号链接，该脚本接收 2 个参数 <code>start</code> 和 <code>stop</code>，分别用于启动和停止操作；你也可以按照此规则在 <code>init.d</code> 目录下添加自定义的脚本，然后符号链接到对应的运行级别目录；</p>
<p>以下是来自 Yocto 的 SysVinit 配置文件 <code>/etc/inittab</code>，可以看到 BusyBox init 的配置文件与其有很多相似的地方：</p>
<pre><code># /etc/inittab: init(8) configuration.
# $Id: inittab,v 1.91 2002/01/25 13:35:21 miquels Exp $

# The default runlevel.
id:5:initdefault:

# Boot-time system configuration/initialization script.
# This is run first except when booting in emergency (-b) mode.
si::sysinit:/etc/init.d/rcS

# What to do in single-user mode.
~~:S:wait:/sbin/sulogin

# /etc/init.d executes the S and K scripts upon change
# of runlevel.
#
# Runlevel 0 is halt.
# Runlevel 1 is single-user.
# Runlevels 2-5 are multi-user.
# Runlevel 6 is reboot.

l0:0:wait:/etc/init.d/rc 0
l1:1:wait:/etc/init.d/rc 1
l2:2:wait:/etc/init.d/rc 2
l3:3:wait:/etc/init.d/rc 3
l4:4:wait:/etc/init.d/rc 4
l5:5:wait:/etc/init.d/rc 5
l6:6:wait:/etc/init.d/rc 6
# Normally not reached, but fallthrough in case of emergency.
z6:6:respawn:/sbin/sulogin
AMA0:12345:respawn:/bin/start_getty 115200 ttyAMA0 vt102
# /sbin/getty invocations for the runlevels.
#
# The &quot;id&quot; field MUST be the same as the last
# characters of the device (after &quot;tty&quot;).
#
# Format:
#  &lt;id&gt;:&lt;runlevels&gt;:&lt;action&gt;:&lt;process&gt;
#

1:12345:respawn:/sbin/getty 38400 tty1
</code></pre>
<blockquote>
<ul>
<li>运行级别是一种在系统模式之间切换的简单方便的方法，例如：从生产模式到维护模式；</li>
<li>System V init 是 Buildroot 和 Yocto 项目中的一个选项。 在这两种情况下，init 脚本都被剥离了任何 bash shell 细节，因此它们能与 BusyBox ash shell 一起使用。 不过 Buildroot 并没有实现真正的 System V，而只是用 System V init 替换 BusyBox init 程序，并使用了一个模仿 BusyBox 行为的 inittab；同时Buildroot 不实现运行级别，只是切换到级别 0 或 6 会停止或重新启动系统； </li>
<li>参考链接：<a href="https://subscription.packtpub.com/book/iot_and_hardware/9781789530384/15/ch15lvl1sec31/system-v-init">System V init | Mastering Embedded Linux Programming - Third Edition</a></li>
</ul>
</blockquote>
</li>
</ul>
<h4 id="openwrt-procd"><a class="header" href="#openwrt-procd">OpenWrt procd</a></h4>
<p>OpenWrt 的用户空间初始化包含一系列固定的步骤，供用户在启动时加入自己的内核模块、热插拔事件和初始化流程等；不同于 SysVinit 的初始化脚本，OpenWrt 使用一个名为 <a href="https://openwrt.org/docs/techref/procd">procd</a> 的进程管理守护进程（process management daemon）来执行初始化脚本和守护进程管理，该进程同时替代了这些模块的功能：<a href="https://github.com/hynnet/hotplug2">hotplug2</a>, busybox-klogd, busybox-syslogd, busybox-watchdog；OpenWrt 初始化流程如图：</p>
<div align=center><img src="figures/init_system/openwrt_init.png"></div>
<p>启动日志如下：</p>
<div align=center><img src="figures/init_system/openwrt_boot_phase.png"></div>
<p>启动后 procd 进程如下：</p>
<div align=center><img src="figures/init_system/procd_pid.png"></div>
<blockquote>
<p>参考链接：<a href="https://openwrt.org/docs/techref/init.detail.cc">Init (User space boot) reference for Chaos Calmer: procd</a></p>
</blockquote>
<ul>
<li>与 BusyBox init 一样，procd 也使用 <code>/etc/inittab</code> 作为初始化配置文件，其格式与 BusyBox init 基本一致，启动时支持的 action 如下表：</li>
</ul>
<table><thead><tr><th>action</th><th>含义</th></tr></thead><tbody>
<tr><td>respawn</td><td>执行程序并在程序退出时重新执行它；</td></tr>
<tr><td>respawnlate</td><td>作用同 respawn，但是需等 procd init 完成后才开始执行程序；</td></tr>
<tr><td>askfirst</td><td>作用与 respawn 类似，但在执行程序前会提示 “Please press Enter to activate this console”，等待用户按下「回车键」之后，才开始执行程序；</td></tr>
<tr><td>askconsole</td><td>作用与 askfirst 类似，但其作用的终端是传递给内核的命令行参数 “console=”，而不是像 askfirst 一样接收一个参数作终端；</td></tr>
<tr><td>askconsolelate</td><td>作用同 askconsole，但是需等 procd init 完成后才开始执行程序；</td></tr>
<tr><td>sysinit</td><td>触发 procd 执行相应的命令，该命令由传递的参数给出，仅执行一次；这通常用于触发 <code>/etc/rc.d/</code> 目录下脚本的执行；</td></tr>
</tbody></table>
<ul>
<li>
<p>下面是一个 <code>/etc/inittab</code> 的例子：</p>
<pre><code class="language-shell">::sysinit:/etc/init.d/rcS S boot
::shutdown:/etc/init.d/rcS K shutdown
ttyAMA0::askfirst:/usr/libexec/login.sh
</code></pre>
<ol>
<li>sysinit 所在行用于执行 <code>/etc/rc.d/</code> 目录下的启动脚本，这些启动脚本以字符 ‘S’ 开头，需符合 procd init 脚本规范；该行的作用相当于 <code>/etc/rc.d/S* boot</code>；</li>
<li>shutdown 所在行用于执行 <code>/etc/rc.d/</code> 目录下的关机脚本，这些脚本以字符 ‘K’ 开头，需符合 procd init 脚本规范；该行的作用相当于 <code>/etc/rc.d/K* shutdown</code>；</li>
<li>askfirst 所在行用于在 <code>/dev/ttyAMA0</code> 执行 <code>/usr/libexec/login.sh</code> 登录脚本；</li>
</ol>
<blockquote>
<p>注意：“/etc/init.d/rcS” 字段是被忽略的（实际系统中也并不存在此脚本），可以填入任意其他字符，但不能为空；</p>
</blockquote>
</li>
<li>
<p>proc init 脚本位于 <code>/etc/rc.d/</code> 目录下，是 /etc/init.d/ 目录下脚本的软链接文件，如图：</p>
<div align=center><img src="figures/init_system/openwrt_rcd.png"></div>
</li>
<li>
<p>一个典型的 proc init 脚本 <code>/etc/init.d/myservice</code>（来自：[<a href="https://openwrt.org/docs/guide-developer/procd-init-script-example">OpenWrt Wiki] Create a sample procd init script</a>）：</p>
<pre><code class="language-shell">#!/bin/sh /etc/rc.common
 
USE_PROCD=1

START=95
STOP=01
 
start_service() {
    # Reading config
    config_load &quot;myservice&quot;
    local name
    local every
 
    config_get name hello name
    config_get every hello every
 
    procd_open_instance
 
    # pass config to script on start
    procd_set_param command /bin/sh &quot;/var/myscript.sh&quot; &quot;$name&quot; &quot;$every&quot;
    procd_set_param file /etc/config/myservice
    procd_set_param stdout 1
    procd_set_param stderr 1
    procd_close_instance
}
</code></pre>
<ol>
<li>
<p>第一行是 shebang 行，表示使用文件 <code>/etc/rc.common</code> 作为包装器来提供主要和默认功能，并在执行之前检查该脚本；有了这一行后，该脚本将默认支持一些命令，如下所示：</p>
<div align=center><img src="figures/init_system/myservice_help.png"></div>
</li>
<li>
<p><code>USE_PROCD=1</code> 表示该脚本使用 procd 来管理，如果不定义此行，则该脚本不支持 procd，其用法请参考： [<a href="https://openwrt.org/docs/techref/initscripts">OpenWrt Wiki] Init Scripts</a>；</p>
</li>
<li>
<p><code>START=95</code> 和 <code>STOP=01</code> 表示该脚本在系统启动和关机时的顺序，以 2 位数字表示，对该脚本执行 <code>enable</code> 或 <code>disable</code> 命令时，将使用这 2 位数字在 <code>/etc/rc.d/</code> 目录下新增或删除该脚本的软链接，如下图：</p>
<div align=center><img src="figures/init_system/myservice_link.png"></div>
</li>
<li>
<p>函数 <code>start_service()</code> 通过读取配置文件 <code>/etc/config/myservice</code> 的配置项来启动脚本 <code>/var/myscript.sh</code>，其中，以 config_ 开头的函数来自文件 <code>/lib/functions.sh</code>，以 procd_ 开头的函数来自文件 <code>/lib/functions/procd.sh</code> (函数使用参考: [<a href="https://openwrt.org/docs/guide-developer/procd-init-scripts">OpenWrt Wiki] procd init script parameters</a>)，都是通过 <code>/etc/rc.common</code> 引入的；</p>
<p><code>/var/myscript.sh</code> 文件内容：</p>
<pre><code class="language-shell">#!/bin/sh
 
# these if statements will check input and place default values if no input is given
# they will also check if input is a number so you can call 
# this script with just a time and it will still work correctly
 
if [ &quot;$1&quot; = '' ]; then
    name=&quot;You&quot;
else
    if echo &quot;$1&quot; | egrep -q '^[0-9]+$'; then
        name=&quot;You&quot;
    else
        name=&quot;$1&quot;
    fi
fi
 
if [ &quot;$2&quot; = '' ]; then
    every=&quot;5&quot;
else
    every=&quot;$2&quot;
fi
 
if echo &quot;$1&quot; | egrep -q '^[0-9]+$'; then
    every=&quot;$1&quot;
fi
 
#endless loop, will print the message every X seconds as indicated in the $every variable
 
while [ 1 ]; do 
    echo &quot;Hey, $name, it's time to get up&quot;
    sleep $every
done
 
exit 0
</code></pre>
<p>该文件功能为间隔几秒输出一句“Hey, XX, it’s time to get up“；</p>
<p><code>/etc/config/myservice</code> 配置文件内容：</p>
<pre><code>config myservice 'hello'
    option name 'Joost'
    option every '5'
</code></pre>
<p>该文件采用 OpenWrt 统一的 UCI（Unified Configuration Interface）配置文件格式，其可以通过命令 <code>uci</code> 进行配置，如下图：</p>
<div align=center><img src="figures/init_system/uci_show.png"></div>
<p>参考 [<a href="https://openwrt.org/docs/guide-user/base-system/uci">OpenWrt Wiki] The UCI system</a> 了解更多信息；</p>
</li>
</ol>
</li>
</ul>
<h4 id="systemd"><a class="header" href="#systemd">systemd</a></h4>
<p>待补充</p>

                    </main>

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